CN111882816A - 一种用于变电站的危险报警方法、介质及系统 - Google Patents

一种用于变电站的危险报警方法、介质及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于变电站的危险报警方法、介质及系统。该危险报警方法包括：在变电站的停电作业现场建立安全布防空间；实时识别所述安全布防空间内的移动物体；获取所述移动物体与所述安全布防空间的边界之间的距离；若所述距离小于预设距离阈值，则发出危险报警信号。本发明通过建立三维布防空间可实现对检修及施工区域进行安全布防，可实时识别监控范围内的移动物体，并对移动物体进行实时跟踪，从而可实现对电力系统检修预试现场、改扩建现场的人员、机具进行安全管控，实现了主动防御功能，可有效防范电力系统检修预试作业现场人员、机具靠近带电设备造成的人员伤亡、设备损毁，避免由此造成的电网过载、失稳等次生问题。

Description

一种用于变电站的危险报警方法、介质及系统
技术领域
本发明涉及变电站技术领域，尤其涉及一种用于变电站的危险报警方法、介质及系统。
背景技术
目前，视频监控设备已广泛应用于电力系统，用以设备运行状态的监控和人员、机具作业行为的远程监控。其作为电力系统人员和机具作业行为的远程监控，只能作为安全管控的辅助手段，需人员通过多组摄像头实时监视作业人员、机具是否超出作业区域，其无法实现主动防御和自动报警功能。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于变电站的危险报警方法、介质及系统，以解决现有技术对作业人员、机具是否超出作业区域无法实现主动报警的问题。
第一方面，提供一种用于变电站的危险报警方法，包括：在变电站的停电作业现场建立安全布防空间；实时识别所述安全布防空间内的移动物体；获取所述移动物体与所述安全布防空间的边界之间的距离；若所述距离小于预设距离阈值，则发出危险报警信号。
第二方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的用于变电站的危险报警方法。
第三方面，提供一种用于变电站的危险报警系统，包括：如第二方面实施例所述的计算机可读存储介质。
这样，本发明实施例，通过建立三维布防空间可实现对检修及施工区域进行安全布防，可实时识别监控范围内的移动物体，并对移动物体进行实时跟踪，从而可实现对电力系统检修预试现场、改扩建现场的人员、机具进行安全管控，突破了采用围栏、标示牌、警示牌、专人监管的传统安全管控理念，实现了主动防御功能。可有效防范电力系统检修预试作业现场人员、机具靠近带电设备造成的人员伤亡、设备损毁，避免由此造成的电网过载、失稳等次生问题，具有极大的社会意义与经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的用于变电站的危险报警方法的流程图；
图2是本发明实施例的二维布防区域的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开一种用于变电站的危险报警方法。如图1所示，该危险报警方法包括如下的步骤：
步骤S101：在变电站的停电作业现场建立安全布防空间。
具体的，该步骤包括如下的过程：
步骤一：获取位于变电站的停电作业现场范围内最外围的每一停电检修设备在每一方向的第一安全距离和第二安全距离。
具体的，可通过变电站一次设备接线图确定第一安全距离和第二安全距离。其中，停电检修设备在每一方向的第一安全距离由在每一方向与停电检修设备相邻的带电设备的电压等级确定，具体可通过查阅相关标准得到。停电检修设备在每一方向的第二安全距离为工作人员工作中正常活动范围与设备带电部分的安全距离，具体可通过查阅相关标准得到。第一安全距离以相邻的带电设备为起点且沿所在方向延伸。第二安全距离以停电检修设备为起点且沿所在方向延伸。方向包括东南西北四个正方向。对于停电作业现场范围内最外围的停电检修设备，其方向只需要选择朝向停电作业现场范围外的方向即可。
例如，以图2为示意，停电作业现场范围内有停电检修设备1、停电检修设备2、停电检修设备3和停电检修设备4。停电作业现场范围外有带电设备5、带电设备6、带电设备7和带电设备8。以停电检修设备1为例，其位于停电作业现场范围内最外围，在其正西方向上有相邻的带电设备5，则根据带电设备5的电压等级可以确定第一安全距离D1，根据工作人员工作中正常活动范围与设备带电部分的安全距离可以确定在正西方向上的第二安全距离D2。应当理解的是，一般情况下，第一安全距离D1和第二安全距离D2正好相接。某些情况下，第一安全距离D1和第二安全距离D2中间隔有距离。
步骤二：根据第一安全距离或第二安全距离，在停电作业现场的地面生成二维布防区域。
具体的，该步骤包括如下的过程：
(1)若停电检修设备在一方向有相邻的带电设备，则以对应的第一安全距离的终点作为该方向的备选边界点。
例如，图2中，停电检修设备1在其西方有相邻的带电设备5，则以第一安全距离D1的终点为备选边界点。
(2)若停电检修设备在一方向没有相邻的带电设备，则以对应的第二安全距离的终点作为该方向的备选边界点。
例如，图2中，停电检修设备1在其南方没有相邻的带电设备，则以第二安全距离D2的终点为备选边界点。
(3)比较该方向的所有备选边界点的位置，确定该方向上最远离停电作业现场的备选边界点为选定边界点。
例如，图2中，西方方向上的备选边界点包括第一安全距离D1的终点和第一安全距离D3。第一安全距离D1的终点最远离停电作业现场，因此，确定第一安全D1的终点为选定边界点，以便提供较大的安全活动范围，便于进行操作。
(4)在每一方向上设置垂直于该方向且通过该方向的选定边界点的边界线。
例如，图2中分别示出四个方向上的边界线B1、边界线B2、边界线B3和边界线B4。
(5)设置停电作业现场范围外的四个方向上的边界线围成的区域为二维布防区域。
例如，图2中边界线B1、边界线B2、边界线B3和边界线B4围成的四边形即为二维布防区域。
优选的，步骤二之后，为进一步优化二维布防区域，可以进行下述步骤：
若二维布防区域内具有围栏，则调整二维布防区域，使二维布防区域位于围栏内。
围栏一般是停电作业现场设置的用于确定停电作业现场范围的设施。应当理解的是，围栏并不是必须的，停电作业现场可以设置，也可以不设置。当设置有围栏时，应使二维布防区域位于围栏内，确保每一个二维布防区域均能可靠、安全的成为立体布防空间的一部分。
步骤三：根据第一摄像头和/或第二摄像头采集的停电作业现场的图像，识别二维布防区域上方的带电体。
第一摄像头和第二摄像头设置在停电作业现场。第一摄像头和第二摄像头可采用高清智能球形摄像头。应当理解的是，第一摄像头和第二摄像头可分别设置在停电作业现场范围的相对的两侧，应保证第一摄像头和第二摄像头的拍摄范围均可覆盖整个停电作业现场范围，包括地面和空中(即二维布防区域上方)。通过采集的图像，可基于带电体的种类识别出带电体。
步骤四：根据第一摄像头和第二摄像头拍摄的带电体的图像，计算带电体的三维坐标。
该步骤具体包括如下的过程：
(1)采用第一摄像头和第二摄像头拍摄同一带电体的图像。
(2)根据带电体的图像，采用双目立体视觉定位的三维坐标提取方法计算带电体的三维坐标。
具体的，可将该带电体等效为一个点，也可以根据带电体的图像标定带电体的空间特征点(例如最左、最右、最上和最下四个点)，从而计算等效点或者特征点的三维坐标。该计算方法可采用《双目立体视觉定位的三维坐标提取与分析》(邱会贵，陈新，闽江学院学报，2013年3月，第34卷，第2期)中公开的方法。
步骤五：连接带电体的三维坐标和二维布防区域，形成布防空间。
具体的，该步骤包括如下的过程：
(1)根据带电体的三维坐标，确定最低的带电体。
当带电体有多个时，可根据三维坐标中的竖坐标确定最低的带电体。
(2)获取紧邻最低的带电体且位于最低的带电体的下方的水平面。
具体的，可根据最低的带电体的三维坐标中的竖坐标确定水平面的高度。
(3)连接二维布防区域和水平面，形成布防空间。
具体的，可通过竖直线连接二维布防区域的边界线和水平面，得到三维的布防空间。
该三维布防空间可通过围栏、空中拉线等方式进行警戒。
步骤S102：实时识别安全布防空间内的移动物体。
该步骤具体包括如下的过程：
步骤一：采集安全布防空间内的实时图像。
具体的，可通过设置前述的第一摄像头和第二摄像头采集安全布防空间内的实时视频，也可以另外设置其他高清摄像头采集实时视频，对视频进行增强、复原、编码以及压缩等处理，得到实时图像。
步骤二：对实时图像进行预处理，得到预处理后的图像。
具体的，该预处理的步骤如下：
(1)将实时图像的每一像素点的第一像素值乘以空间转换函数，得到每一像素点的第二像素值。
具体的，g(x,y)＝f(x,y)*h(x,y)。其中，g(x,y)表示坐标为(x,y)的像素点的第二像素值，f(x,y)表示坐标为(x,y)的像素点的第一像素值，h(x,y)表示坐标为(x,y)的像素点的空间转换函数。空间转换函数为经验值。
(2)将每一像素点的第二像素值进行灰度化处理，得到预处理后的图像。
灰度化处理可以采用现有的任一种灰度化处理方式，例如，二值化处理，中值滤波处理等等。
步骤三：将预处理后的图像采用时标进行标识，得到多个按时间顺序排列的图像时标帧。
该步骤按照时间先后顺序为每个图像帧排序。
步骤四：根据预设时间间隔的相邻两帧图像时标帧，确定移动物体区域。
具体的，该步骤包括如下的过程：
(1)计算得到相邻两帧图像时标帧的每一像素点的像素值的差值的绝对值。
当监控场景中出现相应目标移动时，相邻两帧图像之间会出现比较明显的差别，这样可通过计算相邻两帧图像的像素值差值的绝对值来区分背景区域和移动物体区域，即Dn(x，y)＝|fn(x，y)-fn-1(x，y)|，其中，Dn(x，y)表示差值的绝对值，fn(x，y)表示当前帧的图像时标帧的坐标为(x,y)的像素点的像素值，fn-1(x，y)表示当前帧的前一帧的图像时标帧的坐标为(x,y)的像素点的像素值。应当理解的是，当图像做了灰度化处理后，此处所述的像素值即为灰度值。
(2)若绝对值不小于预设阈值，则将绝对值对应的像素点确定为表征移动物体区域的像素点。
具体的，若绝对值不小于预设阈值，则将该像素点的灰度值设为255，即Rn(x，y)＝(255，Dn(x，y)≥T)，T表示预设阈值，从而使得该像素点呈现白色，即前景。因此，该像素点为表征移动物体区域的像素点。
(3)若绝对值小于预设阈值，则将绝对值对应的像素点确定为表征背景的像素点。
具体的，若绝对值小于预设阈值，则将该像素点的灰度值设为0，即Rn(x，y)＝(0，Dn(x，y)<T)，T表示预设阈值，从而使得该像素点呈现黑色，即背景。因此，该像素点为表征背景的像素点。
此外，本发明实施例将移动物体分为两类，第一类是瞬时快速移动物体或近距离移动物体，第二类是慢速移动物体或远距离移动物体。因此，本发明实施例通过改变预设时间间隔来区分确定的移动物体区域是哪一类移动物体区域。
具体的，当预设时间间隔为50ms时，确定的移动物体区域为第一类移动物体区域，即瞬时快速移动物体或近距离移动物体区域。
具体的，当预设时间间隔为500ms时，确定的移动物体区域为第二类移动物体区域，即慢速移动物体或远距离移动物体区域。
瞬时快速移动物体和慢速移动物体可根据经验确定两者的速度范围。同样的，近距离移动物体区域和远距离移动物体区域也可根据经验确定距离范围。
步骤五：根据移动物体区域的边缘轮廓，获取边缘轮廓的特征点。
移动物体区域的边缘轮廓可通过现有的图像算法得到，例如，Roberts边缘检测算法。通过该算法可确定移动物体区域的边缘轮廓。通过边缘轮廓可确定边缘轮廓的每一像素点。特征点即为可以表征边缘轮廓特征的边缘轮廓的像素点。本发明实施例所述的特征点包括：最高点、最低点、最左点和最右点，具体可通过比对移动物体区域的边缘轮廓的每一像素点的坐标确定。
步骤六：根据边缘轮廓的特征点确定矩形框。
其中，特征点均位于矩形框的轮廓上，即以特征点为矩形框的上下左右的四条轮廓上的轮廓点。
步骤七：将矩形框包围的区域作为移动物体且在实时图像上显示矩形框。
上述对移动物体的识别方法，计算量少，可提高识别移动物体的效率，实用性强，易于推广使用。
步骤S103：获取移动物体与安全布防空间的边界之间的距离。
具体的，可采用现有技术将表征移动物体的矩形框与安全布防空间转换到同一空间坐标系中，根据表征移动物体的矩形框的边界上的像素点的空间坐标与安全布防空间的边界上的空间坐标，采用现有的空间距离计算方法计算两点之间的空间距离。该计算方法为现有技术，在此不再赘述。
步骤S104：若距离小于预设距离阈值，则发出危险报警信号。
该预设距离阈值可根据经验设定。当距离小于预设距离阈值时，表明移动物体靠近安全布防空间的边界，有可能发生穿越，移动物体移动到安全布防空间外，因此，发出危险报警信号，进行预警，以便监控人员进行干预。
本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令。所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述实施例所述的用于变电站的危险报警方法。
本发明实施例还公开了一种用于变电站的危险报警系统，包括：如上述实施例所述的计算机可读存储介质。
综上，本发明实施例，通过建立三维布防空间可实现对检修及施工区域进行安全布防，可实时识别监控范围内的移动物体，并对移动物体进行实时跟踪，从而可实现对电力系统检修预试现场、改扩建现场的人员、机具进行安全管控，突破了采用围栏、标示牌、警示牌、专人监管的传统安全管控理念，实现了主动防御功能，可有效防范电力系统检修预试作业现场人员、机具靠近带电设备造成的人员伤亡、设备损毁，避免由此造成的电网过载、失稳等次生问题，具有极大的社会意义与经济效益。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于变电站的危险报警方法，其特征在于，包括：
在变电站的停电作业现场建立安全布防空间；
实时识别所述安全布防空间内的移动物体；
获取所述移动物体与所述安全布防空间的边界之间的距离；
若所述距离小于预设距离阈值，则发出危险报警信号。
2.根据权利要求1所述的用于变电站的危险报警方法，其特征在于，所述在变电站的停电作业现场建立安全布防空间的步骤，包括：
获取位于所述变电站的停电作业现场范围内最外围的每一停电检修设备在每一方向的第一安全距离和第二安全距离；
根据所述第一安全距离或所述第二安全距离，在所述停电作业现场的地面生成二维布防区域；
根据第一摄像头和/或第二摄像头采集的所述停电作业现场的图像，识别所述二维布防区域上方的带电体，其中，所述第一摄像头和所述第二摄像头设置在所述停电作业现场；
根据所述第一摄像头和所述第二摄像头拍摄的所述带电体的图像，计算所述带电体的三维坐标；
连接所述带电体的三维坐标和所述二维布防区域，形成布防空间；
其中，所述停电检修设备在每一方向的第一安全距离由在每一方向与所述停电检修设备相邻的带电设备的电压等级确定，所述第一安全距离以所述相邻的带电设备为起点且沿所在方向延伸，所述停电检修设备在每一方向的第二安全距离为工作人员工作中正常活动范围与设备带电部分的安全距离，所述第二安全距离以所述停电检修设备为起点且沿所在方向延伸。
3.根据权利要求2所述的用于变电站的危险报警方法，其特征在于，所述在所述停电作业现场的地面生成二维布防区域步骤，包括：
若所述停电检修设备在一方向有相邻的带电设备，则以对应的所述第一安全距离的终点作为该方向的备选边界点；
若所述停电检修设备在一方向没有相邻的带电设备，则以对应的所述第二安全距离的终点作为该方向的备选边界点；
比较该方向的所有所述备选边界点的位置，确定该方向上最远离停电作业现场的备选边界点为选定边界点；
在每一方向上设置垂直于该方向且通过该方向的所述选定边界点的边界线；
设置所述停电作业现场范围外的四个方向上的边界线围成的区域为所述二维布防区域。
4.根据权利要求2所述的用于变电站的危险报警方法，其特征在于，所述计算所述带电体的空间坐标的步骤，包括：
采用所述第一摄像头和所述第二摄像头拍摄同一所述带电体的图像；
根据所述带电体的图像，采用双目立体视觉定位的三维坐标提取方法计算所述带电体的三维坐标。
5.根据权利要求2所述的用于变电站的危险报警方法，其特征在于，所述形成布防空间的步骤，包括：
根据所述带电体的三维坐标，确定最低的带电体；
获取紧邻最低的带电体且位于最低的带电体的下方的水平面；
连接所述二维布防区域和所述水平面，形成布防空间。
6.根据权利要求1所述的用于变电站的危险报警方法，其特征在于，所述实时识别所述安全布防空间内的移动物体的步骤，包括：
采集所述安全布防空间内的实时图像；
对所述实时图像进行预处理，得到预处理后的图像；
将所述预处理后的图像采用时标进行标识，得到多个按时间顺序排列的图像时标帧；
根据预设时间间隔的相邻两帧所述图像时标帧，确定移动物体区域；
根据所述移动物体区域的边缘轮廓，获取所述边缘轮廓的特征点，其中，所述特征点包括：最高点、最低点、最左点和最右点；
根据所述边缘轮廓的特征点确定矩形框，其中，所述特征点均位于所述矩形框的轮廓上；
将所述矩形框包围的区域作为所述移动物体且在所述实时图像上显示所述矩形框。
7.根据权利要求6所述的用于变电站的危险报警方法，其特征在于，所述得到预处理后的图像的步骤，包括：
将所述实时图像的每一像素点的第一像素值乘以空间转换函数，得到每一像素点的第二像素值；
将每一像素点的第二像素值进行灰度化处理，得到所述预处理后的图像。
8.根据权利要求7所述用于变电站的危险报警方法，其特征在于，所述确定移动物体区域的步骤，包括：
计算得到相邻两帧所述图像时标帧的每一像素点的像素值的差值的绝对值；
若所述绝对值不小于预设阈值，则将所述绝对值对应的所述像素点确定为表征所述移动物体区域的像素点；
若所述绝对值小于预设阈值，则将所述绝对值对应的所述像素点确定为表征背景的像素点。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1～8中任一所述的用于变电站的危险报警方法。
10.一种用于变电站的危险报警系统，其特征在于，包括：如权利要求9所述的计算机可读存储介质。
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